【正文】 B 最終一定要等于 A。 （ a） （ b） 圖 312 負(fù)端輸入跟蹤線路原理圖 （ a）原理電路圖；（ b）原理框圖 圖 312是由一個比較器和一個積分器組成的反饋線路，主動信號是 A，從動信號是 B。所謂比較線路是由比較器和積分器組成得線路。為了防止因負(fù)荷波動造成系統(tǒng)反復(fù)切換，切換值應(yīng)有 10%的滯環(huán)值，就是說由單沖量系 統(tǒng)切換為三沖量系統(tǒng)是在 30%負(fù)荷下進(jìn)行的，由三沖量系統(tǒng)切換為單沖量系統(tǒng)是在 20%負(fù)荷下進(jìn)行的。當(dāng)要求三沖量系統(tǒng)運(yùn)行時， 3C 閉合， 1C 斷開。蒸汽流量信號送入偏差報警 繼電 器 1KJ，控制繼電器接點(diǎn) 1C 和 3C。PI3 為副調(diào)節(jié)器，除接受主調(diào)節(jié)器校正信號外，還接受蒸汽流量信號 D 及給水流量信號 W。 圖 311 單沖量系統(tǒng)與三沖量系統(tǒng)相互切換和跟蹤線路 圖中 PI1 是低負(fù)荷時的單沖量給水 調(diào)節(jié)器，它只接受經(jīng)過自動校正后的水位信號。此時如果采用多種自動校正措施，則會使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整定困難，同時仍然存 在誤差。 系統(tǒng)的無擾切換 鍋爐在不同的負(fù)荷 和 參數(shù)下，其給水被控對象 的動態(tài) 特性是不同的。 繼電 組件 KJ 是由給水量控制的組件，為了防止啟停過程中造成閥門的多次反復(fù)切換，切換點(diǎn)電壓應(yīng)具有一定的滯環(huán)值。即在大閥門開大時，小閥門相應(yīng)關(guān)小，直到全部關(guān)閉。 與此同時，加法器的輸出信號，即小閥門回路中的 b 信號如圖中所示，為一個由大 到 小 的 斜 坡 信 號 。 當(dāng)機(jī)組負(fù)荷增加，給水流量增大到一定值時，絕對值報警組件 H/L 動作，使繼內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 電 組件 KJ 激勵，接點(diǎn) KJ 閉合。 與此同時，大閥門處于關(guān) 閉狀態(tài)。小閥回路乘法器輸出 aac baU ????? 1010?。??c V）。圖 310 表示的是這種切換的線路原理。 大小給水調(diào)節(jié)閥門的切換 在給水 控制中，低負(fù)荷時通常用旁路閥門（即小閥門）調(diào)節(jié)給水流量，高負(fù)荷時用主給水閥門（即大閥門）調(diào)節(jié)給水流量。 當(dāng) 1m ＜ GH，并數(shù)值范圍在 GM 1m ＜ 時，輸出 n 在 0至 10V 范圍內(nèi)變化，使0＜ k ＜ 1。 當(dāng) GHm?? 值時，比例組件輸入為正值。 k 的變化應(yīng)滿足以下的要求： ?當(dāng)截門還未 打開，給水流量較小時，應(yīng)使 k =1，測量值以小孔板測量為準(zhǔn)，有2WW? ； 當(dāng)截門全開，給水流量很大時，應(yīng)使 0?k ，測量 值應(yīng)以大孔板測量值為準(zhǔn)，有1WW? ； 當(dāng)截門剛開啟一部分，但流量較小時，大孔板測量值誤差較大，小孔板又只測得部分流量，此時應(yīng)使 0＜ k ＜ 1，按式（ 35）可得到較精確的測量值。 其他符號意義可從圖中看出。 圖 39 中表示的也是一個大小孔板 測量 切換的線路，大負(fù)荷時用大孔板，小負(fù)荷時用小孔板，高低負(fù)荷切換時，測得的流量信號也進(jìn)行無擾切換?？梢姳容^器 2? 的輸出信號為 )( 211 wwkww ??? 其中 w總給水流量信號； 1w 主給水流量信號； 2w 旁路給水流量信號。在比較器 1? 中，主給水流量信號 1w 減去旁路給水流量信號 w ，此差值信號在另一乘法器中乘可變系數(shù) k ，乘法器的輸出為)( 21 wwk ? ， k 值由比例偏置器 ??p 調(diào)整。對于這種采用兩個測量元件的給水流量測量系統(tǒng)，需要用一個流量信號運(yùn)算回路，如圖 38所示。為此，給水泵系統(tǒng)中安裝了 2兩個孔板。圖中 1， 2， 3 為 截止 閥， 4， 5， 6 為調(diào)節(jié)閥，7 為總截止 閥。一般，大型單元機(jī)組的給水管路系統(tǒng)如圖 37 所示。若給水溫度變化不大，則不必對給內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 水流量測量信號進(jìn)行校正。 圖 35 過熱蒸汽流量信號的壓力、溫度自動校正線路圖 計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)給水溫度為 100℃不變，壓力在 變化時，給水流量的測量誤差為 %；若給水壓力為 不變，給水溫度在100290℃溫度范圍內(nèi)變化時，給水量測量誤差為 13%。 可以按下列公式進(jìn)行校正 ： 1 0 0 0pTppkpkD??????? ? （ 34） 式中 D過熱蒸汽流量； 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 P過熱蒸汽壓力； T過熱蒸汽溫度； p? 節(jié)流件差壓； ? 過熱蒸汽密度； k流量系數(shù)。但在對系統(tǒng)進(jìn)行 控制時，運(yùn)行工況不能基本固 定。 圖 34 水位壓力自動校正線路二 、溫度校正 過熱蒸汽流量測量通常采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴。239。1)( ksa ???? bpk39。 圖 33 水位壓力自動校正線路 圖 33中函數(shù)組件 1f （ x）、 2 f （ x）分別模擬式（ 32）中 )( ba pf 和 )( bb pf 。在鍋爐啟動過程中，水溫略有增加，但由于同時壓力也升高，兩種因素對 a? 的影響基本上可抵消，即可近似地認(rèn)為 a? 時恒值。從圖中可以看出： )(1 hHhp sG ???? ?? Hp a??2 12 ppp ??? = hHhHhH sGsassGa )()( ???????? ??????? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 sGsa pHh ???? ? ???? )( （ 31） 當(dāng) H 一定時，水位 h 是壓差和汽、水密度的函數(shù)。 采用電氣校正回路進(jìn)行壓力校正，就是在水位差壓變送器后引入校正回路。 由于汽包中飽和水和飽和蒸汽的密度隨壓力變化，所以影響水位測量的準(zhǔn)確性。 測量信號自動校正的基本方法是：先推導(dǎo)出被測參數(shù)隨溫度、壓力變化的數(shù)學(xué)模型，然后利用各種元件構(gòu)成運(yùn)算電路進(jìn)行運(yùn)算，便可實(shí)現(xiàn)自動校正。 測量信號的自動校正 鍋爐從啟動到正常運(yùn)行或是從正常運(yùn)行到停爐過程中，蒸汽參數(shù)和負(fù)荷在很大范圍內(nèi)變化，這就使水位、給水流量和蒸汽流量測量信號的準(zhǔn)確性受到影響。 電 動泵組單元制給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的典型形式是三臺可變速 電動給水泵并聯(lián) ，兩臺運(yùn)行一臺備用，泵的轉(zhuǎn)速變化依靠液壓聯(lián)軸節(jié)（靠背輪）滑差實(shí)現(xiàn)。這時電動泵通常是工作在定速工況，所以需用給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)給水量。另一臺是定速 電動泵，在單元機(jī)組啟動及低負(fù)荷時使用 。比較典型的有汽動泵 、 電動泵混合型及單純電動泵組兩種。此外還裝有鍋爐點(diǎn)火時省煤器用再循環(huán)門和事故放水電動截止門 8 和 9。為了防止調(diào)節(jié)閥全閉時漏流，各條管路上都安裝了電動截止門 4， 5 和6。典型的連接如圖 31 所示。母管制給水系統(tǒng)是指具有全廠鍋爐共用的給水母管系統(tǒng)。為維持水 位在允許的范圍內(nèi)，必須限制負(fù)荷的一次改變量和負(fù)荷變化速度；在負(fù)荷變化后的開始階段，給水流量和負(fù)荷的變化方向相反，如果忽視“虛假水位”現(xiàn)象的存在，盲目根據(jù)“水位”來調(diào)節(jié)給水量，將會擴(kuò)大鍋爐進(jìn)出流量的不平衡，使水位波動加劇，實(shí)際工作中應(yīng)當(dāng)防止和避免。 圖 25 燃料量擾動下水位階躍響應(yīng)曲線 應(yīng)當(dāng)指出，蒸汽量、給水量和燃料量在運(yùn)行中是經(jīng)常變化的，為 保持氣壓穩(wěn)定，燃料量與蒸發(fā)量必須相互適應(yīng)，因此這兩種擾動總是相伴 發(fā)生，只是有先后發(fā)生的差別。所以在燃料量擾動下，汽包水位也會因汽包容積的增加水位先上升，因此也會出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象，至蒸發(fā)量與燃料量 相 適應(yīng)時，水位才開始下降，即經(jīng)過了 Tm時間后水位開始下降。如果負(fù)荷設(shè)備的進(jìn)氣閥不加調(diào)節(jié)，則汽包飽和壓力升高，蒸汽流出量增加，蒸發(fā)量大于給水量，水位應(yīng)該下降。為了維持水位在允許的范圍內(nèi)，運(yùn)行中應(yīng)對負(fù)荷的一次變動量及負(fù)荷變化速度加以限制。在外部負(fù)荷突然減小時（如汽 輪機(jī)甩負(fù)荷），“虛假水位”約在 20 秒內(nèi)即達(dá)到最低值，并且， “虛假水位”達(dá)到最低值的時間和負(fù)荷達(dá)到的最低值的時間基本相同。 圖 24 蒸汽流量擾動下水位階躍響應(yīng)曲線 H1只考慮貯水量變化的水位反應(yīng)曲線； H2只考慮水面下汽泡容積變化的水位反應(yīng)曲線； H實(shí)際水位反應(yīng)曲線（ H=H1+H2） 兩曲線的疊加，即圖中的曲線 H， 由圖可知，負(fù)荷變化時汽包水位的動態(tài)特性具內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 有特殊的形式：負(fù)荷增加時，蒸發(fā)量大于給水量，但水位不是下降反而迅速上升；負(fù)荷突然減小時，水位卻先下降，然后迅速上升，這就是“虛假水位” 現(xiàn)象。當(dāng)蒸汽流量突然增加（假定供熱量及時跟上）時，鍋爐的蒸發(fā)量大于給水流量，汽包的貯水量應(yīng)等速下降，又因?yàn)槠菬o自平衡對象，所以水位的變化曲線應(yīng)如圖中曲線 H1 所示：實(shí)際 上當(dāng)蒸發(fā)量突然增加時，在汽水循環(huán)系統(tǒng)中的蒸發(fā)強(qiáng)度也將成比例的 增大，使汽水混合物中汽泡的容積增大；又因爐膛內(nèi)的發(fā)熱量并不能及時增加，從而使汽包壓力不斷下降，降低了飽和溫度，促 使蒸發(fā)速度加快，汽泡膨脹，加大了汽水混合物的總體積，使水位變化過程如圖中曲線 H2所示。 其擾動傳遞函數(shù)方框圖如圖 23 所示，可近似認(rèn)為是一個積分環(huán)節(jié) 和一個慣性環(huán)節(jié)的并聯(lián)或串聯(lián)的兩種形式。 下面簡單介紹一下水位在給水?dāng)_動下的傳遞函數(shù)。在此 過程中，負(fù)荷還未變化，汽包中水仍在蒸發(fā)，因此水位也有下降趨勢。 圖 22 給水量擾動下水位階躍響應(yīng)曲線 在給水流量突然增加的瞬間，鍋爐的蒸發(fā)量還未改變，給水流量大于蒸發(fā)量，但水位一開始并不立即增加，這是因?yàn)闇囟容^低的給水進(jìn)入省煤器及水循環(huán)系統(tǒng)的流量增加了，從原有的飽和汽水混合物 中吸取了一部分熱量，使水面下的汽泡容積有所減少。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 各種擾動下水位變化的動態(tài)特性 給水流量擾動下對象的動態(tài)特性 圖 22 為給水量擾動下水位階躍響應(yīng)曲線。當(dāng)擾動為階躍擾動時，對象的動態(tài)特性稱為階躍響應(yīng) 曲線。鍋爐水位調(diào)節(jié)對象的原理結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。燃煤量對水位變化的影響是非常緩慢的，比較容易克服。因此，鍋爐運(yùn)行中，保持汽包水位 在一定范圍是十分 重要 的自動控制問題。 汽包水位的動態(tài)特性 工業(yè)鍋爐的汽包水位是正常運(yùn)行的重要指標(biāo)之一，水位過高，產(chǎn)生蒸汽帶 水 現(xiàn)象，影響用汽單位的正常生產(chǎn)。從水位反映儲水量來看，調(diào)節(jié)對象是一個無自平 衡能力的對象，這是因?yàn)閮λ康淖兓怯山o水流量和蒸汽流量變化引起的，而水位變化后既不能影響給水流量，又不能影響蒸發(fā)量，所以說水位調(diào)節(jié)對象是沒有自平衡能力的。汽包水位是汽包中儲水量和水面下汽泡容積的綜合反映。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 第二章 給水被控對象的動態(tài)特性 在討論給水自動控制系統(tǒng)之前，必須先分析被控對象的動態(tài)特性，然后才能設(shè)計(jì)出一個合理的給水控制系統(tǒng)。 上述兩個任務(wù)中，第一個任務(wù)尤為 重要。 (2)保持給水量穩(wěn)定。水位過高或過低，都是不允許的。水位過高會影響汽水分離裝置的 正常工作，嚴(yán)重時會導(dǎo)致蒸汽帶水增加，使過熱器管壁和氣輪機(jī)葉片結(jié)垢，造成事故；對于工業(yè)鍋爐，蒸汽帶水量過多，也要影響用戶的某些工藝過程。 給水調(diào)節(jié)的任務(wù) 給水自動調(diào)節(jié)也叫水位自動調(diào)節(jié)，其主要任務(wù)是： (1)維持鍋爐水位在允許的范圍內(nèi) ，使鍋爐的給 水量適應(yīng)于蒸發(fā)量。因此采用變速泵的給水控制系統(tǒng)，在控制給水流量的過程中必須保證泵的工作點(diǎn)在安全工作區(qū)內(nèi)。這是由于低流 量時，泵內(nèi)機(jī)械能做 功產(chǎn)生的熱量不能及時帶走，使得給水加熱并汽化，導(dǎo)致汽蝕。 圖 12 變速泵的壓力 流量特性 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 變速泵的壓力 流量特性如圖 12 所示，為了保證鍋爐和泵的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，泵必須工作在泵的上限特性、下限特性、鍋爐允許最高給水壓力 maxP 和最低給水壓力minP 以及泵的最高轉(zhuǎn)速 maxn 和最低轉(zhuǎn)速 minn 包圍的區(qū)域，該區(qū)域稱為泵的安全工作區(qū)。 氣動 給水泵可直接將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能， 有 較高 的效率。 變速泵： 變速泵又分為電動變速泵和氣 動變速泵。汽包頂部還配有立式波形板分 離器，作為三次分離元件，經(jīng)三次分離的飽和蒸汽由 汽包頂部的引出管送到過熱器去，下降管安置于汽包最底部，在下降管入 口處還裝有十